2022高考物理二輪專題突破（魯科版）電磁感應(yīng)

-1-電磁感應(yīng)-1-主干知識整合一、法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是感應(yīng)電動勢的大小與穿過回路的磁通量的變化率成正比．在具體問題的分析中，針對不同形式的電磁感應(yīng)過程，法拉第電磁感應(yīng)定律也相應(yīng)有不同的表達(dá)式或計(jì)算式．-1--1--1-二、楞次定律與左手定則、右手定則1．左手定則與右手定則的區(qū)別：判斷感應(yīng)電流用右手定則，判斷受力用左手定則．2．應(yīng)用楞次定律的關(guān)鍵是區(qū)分兩個磁場：引起感應(yīng)電流的磁場和感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場．感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化，“阻礙”的結(jié)果是延緩了磁通量的變化，同時伴隨著能量的轉(zhuǎn)化．3．楞次定律中“阻礙”的表現(xiàn)形式：阻礙磁通量的變化(增反減同)，阻礙相對運(yùn)動(來拒去留)，阻礙線圈面積變化(增縮減擴(kuò))，阻礙本身電流的變化(自感現(xiàn)象)．-1-三、電磁感應(yīng)與電路的綜合電磁感應(yīng)與電路的綜合是高考的一個熱點(diǎn)內(nèi)容，兩者的核心內(nèi)容與聯(lián)系主線如圖4－12－1所示：-1--1--1--1-要點(diǎn)熱點(diǎn)探究?探究點(diǎn)一電磁感應(yīng)的圖象問題在電磁感應(yīng)問題中出現(xiàn)的圖象主要有B－t圖象、Φ－t圖象、E－t圖象和I－t圖象，有時還可能出現(xiàn)感應(yīng)電動勢E或感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖象，即E－x圖象或I－x圖象．(1)對切割類電磁感應(yīng)圖象問題，關(guān)鍵是根據(jù)E＝BLv來判斷感應(yīng)電動勢的大小，根據(jù)右手定則判斷感應(yīng)電流的方向并按規(guī)定的正方向?qū)⑵渎鋵?shí)到圖象中．-1-(2)電磁感應(yīng)圖象問題的特點(diǎn)是考查方式靈活：根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生的過程，確定給定的圖象是否正確，或畫出正確的圖象；由題目給定的圖象分析電磁感應(yīng)過程，綜合求解相應(yīng)的物理量．(3)電磁感應(yīng)圖象問題可綜合法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律和安培定則、右手定則及左手定則，結(jié)合電路知識和力學(xué)知識求解．(4)電磁感應(yīng)圖象問題的解題方法技巧：根據(jù)初始條件，確定給定的物理量的正負(fù)或方向的對應(yīng)關(guān)系和變化范圍，確定所研究的物理量的函數(shù)表達(dá)式以及進(jìn)出磁場的轉(zhuǎn)折點(diǎn)等，這是解題的關(guān)鍵．-1-例1如圖4－12－2所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，細(xì)金屬棒PQ沿導(dǎo)軌從MN處勻速運(yùn)動到M′N′的過程中，棒上感應(yīng)電動勢E隨時間t變化的圖示，可能正確的是(

)-1-例1

A【解析】

MN只有進(jìn)入磁場中才切割磁感線，因而只有中間過程有感應(yīng)電動勢，且E＝BLv，故選A.【點(diǎn)評】電磁感應(yīng)的圖象問題在廣東高考中出現(xiàn)的形式一般是選擇正確的感應(yīng)電流的圖線或感應(yīng)電動勢的圖線．要求理解圖線的意義，能夠根據(jù)導(dǎo)線或線圈的運(yùn)動情況找出感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流的變化規(guī)律，根據(jù)變化規(guī)律畫出感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流隨時間變化的圖象．-1-變式題-1--1--1-?探究點(diǎn)二電磁感應(yīng)與電路的綜合問題-1--1--1--1-?探究點(diǎn)三涉及電磁感應(yīng)的力電綜合題以電磁感應(yīng)現(xiàn)象為核心，綜合應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律、動能定理、能量守恒定律及電路等知識形成的力電綜合問題，經(jīng)常以導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動或穿過線圈的磁通量發(fā)生變化等物理情景為載體命題．(1)受力與運(yùn)動分析導(dǎo)體棒運(yùn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而感應(yīng)電流在磁場中受安培力的作用，安培力將阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動．導(dǎo)體棒運(yùn)動過程受到的安培力一般是變力，引起導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動的加速度發(fā)生變化．當(dāng)加速度變?yōu)榱銜r，運(yùn)動達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，最終導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動，利用平衡條件可求導(dǎo)體棒穩(wěn)定狀態(tài)的速度．-1-(2)解題思路①利用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動勢的大小和方向；②應(yīng)用閉合電路歐姆定律求電路中的感應(yīng)電流的大小；③分析所研究的導(dǎo)體的受力情況，關(guān)注安培力的方向；④應(yīng)用運(yùn)動學(xué)規(guī)律、牛頓第二定律、動能定理、平衡條件等列方程求解．-1-例3

[2011·四川卷]如圖4－12－7所示，間距l(xiāng)＝0.3m的平行金屬導(dǎo)軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個豎直面內(nèi)．在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝0.4T、方向豎直向上和B2＝1T、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場．電阻R＝0.3Ω、質(zhì)量m1＝0.1kg、長為l

的相同導(dǎo)體桿K、S、Q分別放置在導(dǎo)軌上，S桿的兩端固定在b1、b2點(diǎn)，K、Q桿可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動且始終接觸良好．一端系于K桿中點(diǎn)的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過輕質(zhì)定滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量m2＝0.05kg的小環(huán)．-1-已知小環(huán)以a＝6m/s2的加速度沿繩下滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻速運(yùn)動．不計(jì)導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長．取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)小環(huán)所受摩擦力的大??；(2)Q桿所受拉力的瞬時功率．-1--1--1--1-【點(diǎn)評】電磁感應(yīng)過程實(shí)質(zhì)是電能與其他形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的過程，安培力做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，“外力”克服安培力做功，則是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程．一般解題思路是：(1)若安培力為恒力，由于電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功，可先求克服安培力做的功；(2)若安培力為變力，應(yīng)從能量守恒角度解題，即系統(tǒng)初態(tài)總機(jī)械能等于系統(tǒng)末態(tài)總機(jī)械能與產(chǎn)生的電能之和；(3)利用電路中所產(chǎn)生的電能計(jì)算．-1-變式題

[2011·浙江卷]如圖4－12－8甲所示，在水平面上固定有長為L＝2m、寬為d＝1m的金屬“U”形導(dǎo)軌，在“U”形導(dǎo)軌右側(cè)l＝0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示．在t＝0時刻，質(zhì)量為m＝0.1kg的導(dǎo)體棒以v0＝1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為λ＝0.1Ω/m，不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場的影響(取g＝10m/s2)．-1-(1)通過計(jì)算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動情況；(2)計(jì)算4s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；(3)計(jì)算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱．-1--1--1-【備選理由】本題為涉及電磁感應(yīng)的力電綜合選擇題，具有較強(qiáng)綜合性．合理選取研究狀態(tài)和過程應(yīng)用能量守恒定律是解題的關(guān)鍵．如圖所示，相距為d的兩水平虛線p1、p2表示方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的上下邊界，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.正方形線框abcd的邊長為L